c6f5906d661d4cbbd0e0c595625e02ab1f59e3e0
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86TargetTransformInfo.cpp
1 //===-- X86TargetTransformInfo.cpp - X86 specific TTI pass ----------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 /// \file
10 /// This file implements a TargetTransformInfo analysis pass specific to the
11 /// X86 target machine. It uses the target's detailed information to provide
12 /// more precise answers to certain TTI queries, while letting the target
13 /// independent and default TTI implementations handle the rest.
14 ///
15 //===----------------------------------------------------------------------===//
16
17 #include "X86.h"
18 #include "X86TargetMachine.h"
19 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
20 #include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
21 #include "llvm/Support/Debug.h"
22 #include "llvm/Target/CostTable.h"
23 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
24 using namespace llvm;
25
26 #define DEBUG_TYPE "x86tti"
27
28 // Declare the pass initialization routine locally as target-specific passes
29 // don't have a target-wide initialization entry point, and so we rely on the
30 // pass constructor initialization.
31 namespace llvm {
32 void initializeX86TTIPass(PassRegistry &);
33 }
34
35 namespace {
36
37 class X86TTI final : public ImmutablePass, public TargetTransformInfo {
38   const X86Subtarget *ST;
39   const X86TargetLowering *TLI;
40
41   /// Estimate the overhead of scalarizing an instruction. Insert and Extract
42   /// are set if the result needs to be inserted and/or extracted from vectors.
43   unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract) const;
44
45 public:
46   X86TTI() : ImmutablePass(ID), ST(nullptr), TLI(nullptr) {
47     llvm_unreachable("This pass cannot be directly constructed");
48   }
49
50   X86TTI(const X86TargetMachine *TM)
51     : ImmutablePass(ID), ST(TM->getSubtargetImpl()),
52       TLI(TM->getTargetLowering()) {
53     initializeX86TTIPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
54   }
55
56   void initializePass() override {
57     pushTTIStack(this);
58   }
59
60   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
61     TargetTransformInfo::getAnalysisUsage(AU);
62   }
63
64   /// Pass identification.
65   static char ID;
66
67   /// Provide necessary pointer adjustments for the two base classes.
68   void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) override {
69     if (ID == &TargetTransformInfo::ID)
70       return (TargetTransformInfo*)this;
71     return this;
72   }
73
74   /// \name Scalar TTI Implementations
75   /// @{
76   PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned TyWidth) const override;
77
78   /// @}
79
80   /// \name Vector TTI Implementations
81   /// @{
82
83   unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const override;
84   unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const override;
85   unsigned getMaximumUnrollFactor() const override;
86   unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind,
87                                   OperandValueKind) const override;
88   unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp,
89                           int Index, Type *SubTp) const override;
90   unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
91                             Type *Src) const override;
92   unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
93                               Type *CondTy) const override;
94   unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
95                               unsigned Index) const override;
96   unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
97                            unsigned AddressSpace) const override;
98
99   unsigned getAddressComputationCost(Type *PtrTy,
100                                      bool IsComplex) const override;
101
102   unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
103                             bool IsPairwiseForm) const override;
104
105   unsigned getIntImmCost(int64_t) const;
106
107   unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const override;
108
109   unsigned getIntImmCost(unsigned Opcode, unsigned Idx, const APInt &Imm,
110                          Type *Ty) const override;
111   unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
112                          Type *Ty) const override;
113
114   /// @}
115 };
116
117 } // end anonymous namespace
118
119 INITIALIZE_AG_PASS(X86TTI, TargetTransformInfo, "x86tti",
120                    "X86 Target Transform Info", true, true, false)
121 char X86TTI::ID = 0;
122
123 ImmutablePass *
124 llvm::createX86TargetTransformInfoPass(const X86TargetMachine *TM) {
125   return new X86TTI(TM);
126 }
127
128
129 //===----------------------------------------------------------------------===//
130 //
131 // X86 cost model.
132 //
133 //===----------------------------------------------------------------------===//
134
135 X86TTI::PopcntSupportKind X86TTI::getPopcntSupport(unsigned TyWidth) const {
136   assert(isPowerOf2_32(TyWidth) && "Ty width must be power of 2");
137   // TODO: Currently the __builtin_popcount() implementation using SSE3
138   //   instructions is inefficient. Once the problem is fixed, we should
139   //   call ST->hasSSE3() instead of ST->hasPOPCNT().
140   return ST->hasPOPCNT() ? PSK_FastHardware : PSK_Software;
141 }
142
143 unsigned X86TTI::getNumberOfRegisters(bool Vector) const {
144   if (Vector && !ST->hasSSE1())
145     return 0;
146
147   if (ST->is64Bit())
148     return 16;
149   return 8;
150 }
151
152 unsigned X86TTI::getRegisterBitWidth(bool Vector) const {
153   if (Vector) {
154     if (ST->hasAVX()) return 256;
155     if (ST->hasSSE1()) return 128;
156     return 0;
157   }
158
159   if (ST->is64Bit())
160     return 64;
161   return 32;
162
163 }
164
165 unsigned X86TTI::getMaximumUnrollFactor() const {
166   if (ST->isAtom())
167     return 1;
168
169   // Sandybridge and Haswell have multiple execution ports and pipelined
170   // vector units.
171   if (ST->hasAVX())
172     return 4;
173
174   return 2;
175 }
176
177 unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
178                                         OperandValueKind Op1Info,
179                                         OperandValueKind Op2Info) const {
180   // Legalize the type.
181   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Ty);
182
183   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
184   assert(ISD && "Invalid opcode");
185
186   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
187   AVX2UniformConstCostTable[] = {
188     { ISD::SDIV, MVT::v16i16,  6 }, // vpmulhw sequence
189     { ISD::UDIV, MVT::v16i16,  6 }, // vpmulhuw sequence
190     { ISD::SDIV, MVT::v8i32,  15 }, // vpmuldq sequence
191     { ISD::UDIV, MVT::v8i32,  15 }, // vpmuludq sequence
192   };
193
194   if (Op2Info == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue &&
195       ST->hasAVX2()) {
196     int Idx = CostTableLookup(AVX2UniformConstCostTable, ISD, LT.second);
197     if (Idx != -1)
198       return LT.first * AVX2UniformConstCostTable[Idx].Cost;
199   }
200
201   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX2CostTable[] = {
202     // Shifts on v4i64/v8i32 on AVX2 is legal even though we declare to
203     // customize them to detect the cases where shift amount is a scalar one.
204     { ISD::SHL,     MVT::v4i32,    1 },
205     { ISD::SRL,     MVT::v4i32,    1 },
206     { ISD::SRA,     MVT::v4i32,    1 },
207     { ISD::SHL,     MVT::v8i32,    1 },
208     { ISD::SRL,     MVT::v8i32,    1 },
209     { ISD::SRA,     MVT::v8i32,    1 },
210     { ISD::SHL,     MVT::v2i64,    1 },
211     { ISD::SRL,     MVT::v2i64,    1 },
212     { ISD::SHL,     MVT::v4i64,    1 },
213     { ISD::SRL,     MVT::v4i64,    1 },
214
215     { ISD::SHL,  MVT::v32i8,  42 }, // cmpeqb sequence.
216     { ISD::SHL,  MVT::v16i16,  16*10 }, // Scalarized.
217
218     { ISD::SRL,  MVT::v32i8,  32*10 }, // Scalarized.
219     { ISD::SRL,  MVT::v16i16,  8*10 }, // Scalarized.
220
221     { ISD::SRA,  MVT::v32i8,  32*10 }, // Scalarized.
222     { ISD::SRA,  MVT::v16i16,  16*10 }, // Scalarized.
223     { ISD::SRA,  MVT::v4i64,  4*10 }, // Scalarized.
224
225     // Vectorizing division is a bad idea. See the SSE2 table for more comments.
226     { ISD::SDIV,  MVT::v32i8,  32*20 },
227     { ISD::SDIV,  MVT::v16i16, 16*20 },
228     { ISD::SDIV,  MVT::v8i32,  8*20 },
229     { ISD::SDIV,  MVT::v4i64,  4*20 },
230     { ISD::UDIV,  MVT::v32i8,  32*20 },
231     { ISD::UDIV,  MVT::v16i16, 16*20 },
232     { ISD::UDIV,  MVT::v8i32,  8*20 },
233     { ISD::UDIV,  MVT::v4i64,  4*20 },
234   };
235
236   // Look for AVX2 lowering tricks.
237   if (ST->hasAVX2()) {
238     if (ISD == ISD::SHL && LT.second == MVT::v16i16 &&
239         (Op2Info == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue ||
240          Op2Info == TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue))
241       // On AVX2, a packed v16i16 shift left by a constant build_vector
242       // is lowered into a vector multiply (vpmullw).
243       return LT.first;
244
245     int Idx = CostTableLookup(AVX2CostTable, ISD, LT.second);
246     if (Idx != -1)
247       return LT.first * AVX2CostTable[Idx].Cost;
248   }
249
250   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
251   SSE2UniformConstCostTable[] = {
252     // We don't correctly identify costs of casts because they are marked as
253     // custom.
254     // Constant splats are cheaper for the following instructions.
255     { ISD::SHL,  MVT::v16i8,  1 }, // psllw.
256     { ISD::SHL,  MVT::v8i16,  1 }, // psllw.
257     { ISD::SHL,  MVT::v4i32,  1 }, // pslld
258     { ISD::SHL,  MVT::v2i64,  1 }, // psllq.
259
260     { ISD::SRL,  MVT::v16i8,  1 }, // psrlw.
261     { ISD::SRL,  MVT::v8i16,  1 }, // psrlw.
262     { ISD::SRL,  MVT::v4i32,  1 }, // psrld.
263     { ISD::SRL,  MVT::v2i64,  1 }, // psrlq.
264
265     { ISD::SRA,  MVT::v16i8,  4 }, // psrlw, pand, pxor, psubb.
266     { ISD::SRA,  MVT::v8i16,  1 }, // psraw.
267     { ISD::SRA,  MVT::v4i32,  1 }, // psrad.
268
269     { ISD::SDIV, MVT::v8i16,  6 }, // pmulhw sequence
270     { ISD::UDIV, MVT::v8i16,  6 }, // pmulhuw sequence
271     { ISD::SDIV, MVT::v4i32, 19 }, // pmuludq sequence
272     { ISD::UDIV, MVT::v4i32, 15 }, // pmuludq sequence
273   };
274
275   if (Op2Info == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue &&
276       ST->hasSSE2()) {
277     // pmuldq sequence.
278     if (ISD == ISD::SDIV && LT.second == MVT::v4i32 && ST->hasSSE41())
279       return LT.first * 15;
280
281     int Idx = CostTableLookup(SSE2UniformConstCostTable, ISD, LT.second);
282     if (Idx != -1)
283       return LT.first * SSE2UniformConstCostTable[Idx].Cost;
284   }
285
286   if (ISD == ISD::SHL &&
287       Op2Info == TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue) {
288     EVT VT = LT.second;
289     if ((VT == MVT::v8i16 && ST->hasSSE2()) ||
290         (VT == MVT::v4i32 && ST->hasSSE41()))
291       // Vector shift left by non uniform constant can be lowered
292       // into vector multiply (pmullw/pmulld).
293       return LT.first;
294     if (VT == MVT::v4i32 && ST->hasSSE2())
295       // A vector shift left by non uniform constant is converted
296       // into a vector multiply; the new multiply is eventually
297       // lowered into a sequence of shuffles and 2 x pmuludq.
298       ISD = ISD::MUL;
299   }
300
301   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE2CostTable[] = {
302     // We don't correctly identify costs of casts because they are marked as
303     // custom.
304     // For some cases, where the shift amount is a scalar we would be able
305     // to generate better code. Unfortunately, when this is the case the value
306     // (the splat) will get hoisted out of the loop, thereby making it invisible
307     // to ISel. The cost model must return worst case assumptions because it is
308     // used for vectorization and we don't want to make vectorized code worse
309     // than scalar code.
310     { ISD::SHL,  MVT::v16i8,  30 }, // cmpeqb sequence.
311     { ISD::SHL,  MVT::v8i16,  8*10 }, // Scalarized.
312     { ISD::SHL,  MVT::v4i32,  2*5 }, // We optimized this using mul.
313     { ISD::SHL,  MVT::v2i64,  2*10 }, // Scalarized.
314     { ISD::SHL,  MVT::v4i64,  4*10 }, // Scalarized. 
315
316     { ISD::SRL,  MVT::v16i8,  16*10 }, // Scalarized.
317     { ISD::SRL,  MVT::v8i16,  8*10 }, // Scalarized.
318     { ISD::SRL,  MVT::v4i32,  4*10 }, // Scalarized.
319     { ISD::SRL,  MVT::v2i64,  2*10 }, // Scalarized.
320
321     { ISD::SRA,  MVT::v16i8,  16*10 }, // Scalarized.
322     { ISD::SRA,  MVT::v8i16,  8*10 }, // Scalarized.
323     { ISD::SRA,  MVT::v4i32,  4*10 }, // Scalarized.
324     { ISD::SRA,  MVT::v2i64,  2*10 }, // Scalarized.
325
326     // It is not a good idea to vectorize division. We have to scalarize it and
327     // in the process we will often end up having to spilling regular
328     // registers. The overhead of division is going to dominate most kernels
329     // anyways so try hard to prevent vectorization of division - it is
330     // generally a bad idea. Assume somewhat arbitrarily that we have to be able
331     // to hide "20 cycles" for each lane.
332     { ISD::SDIV,  MVT::v16i8,  16*20 },
333     { ISD::SDIV,  MVT::v8i16,  8*20 },
334     { ISD::SDIV,  MVT::v4i32,  4*20 },
335     { ISD::SDIV,  MVT::v2i64,  2*20 },
336     { ISD::UDIV,  MVT::v16i8,  16*20 },
337     { ISD::UDIV,  MVT::v8i16,  8*20 },
338     { ISD::UDIV,  MVT::v4i32,  4*20 },
339     { ISD::UDIV,  MVT::v2i64,  2*20 },
340   };
341
342   if (ST->hasSSE2()) {
343     int Idx = CostTableLookup(SSE2CostTable, ISD, LT.second);
344     if (Idx != -1)
345       return LT.first * SSE2CostTable[Idx].Cost;
346   }
347
348   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTable[] = {
349     // We don't have to scalarize unsupported ops. We can issue two half-sized
350     // operations and we only need to extract the upper YMM half.
351     // Two ops + 1 extract + 1 insert = 4.
352     { ISD::MUL,     MVT::v16i16,   4 },
353     { ISD::MUL,     MVT::v8i32,    4 },
354     { ISD::SUB,     MVT::v8i32,    4 },
355     { ISD::ADD,     MVT::v8i32,    4 },
356     { ISD::SUB,     MVT::v4i64,    4 },
357     { ISD::ADD,     MVT::v4i64,    4 },
358     // A v4i64 multiply is custom lowered as two split v2i64 vectors that then
359     // are lowered as a series of long multiplies(3), shifts(4) and adds(2)
360     // Because we believe v4i64 to be a legal type, we must also include the
361     // split factor of two in the cost table. Therefore, the cost here is 18
362     // instead of 9.
363     { ISD::MUL,     MVT::v4i64,    18 },
364   };
365
366   // Look for AVX1 lowering tricks.
367   if (ST->hasAVX() && !ST->hasAVX2()) {
368     EVT VT = LT.second;
369
370     // v16i16 and v8i32 shifts by non-uniform constants are lowered into a
371     // sequence of extract + two vector multiply + insert.
372     if (ISD == ISD::SHL && (VT == MVT::v8i32 || VT == MVT::v16i16) &&
373         Op2Info == TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue)
374       ISD = ISD::MUL;
375
376     int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTable, ISD, VT);
377     if (Idx != -1)
378       return LT.first * AVX1CostTable[Idx].Cost;
379   }
380
381   // Custom lowering of vectors.
382   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> CustomLowered[] = {
383     // A v2i64/v4i64 and multiply is custom lowered as a series of long
384     // multiplies(3), shifts(4) and adds(2).
385     { ISD::MUL,     MVT::v2i64,    9 },
386     { ISD::MUL,     MVT::v4i64,    9 },
387   };
388   int Idx = CostTableLookup(CustomLowered, ISD, LT.second);
389   if (Idx != -1)
390     return LT.first * CustomLowered[Idx].Cost;
391
392   // Special lowering of v4i32 mul on sse2, sse3: Lower v4i32 mul as 2x shuffle,
393   // 2x pmuludq, 2x shuffle.
394   if (ISD == ISD::MUL && LT.second == MVT::v4i32 && ST->hasSSE2() &&
395       !ST->hasSSE41())
396     return LT.first * 6;
397
398   // Fallback to the default implementation.
399   return TargetTransformInfo::getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty, Op1Info,
400                                                      Op2Info);
401 }
402
403 unsigned X86TTI::getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
404                                 Type *SubTp) const {
405   // We only estimate the cost of reverse shuffles.
406   if (Kind != SK_Reverse)
407     return TargetTransformInfo::getShuffleCost(Kind, Tp, Index, SubTp);
408
409   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Tp);
410   unsigned Cost = 1;
411   if (LT.second.getSizeInBits() > 128)
412     Cost = 3; // Extract + insert + copy.
413
414   // Multiple by the number of parts.
415   return Cost * LT.first;
416 }
417
418 unsigned X86TTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const {
419   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
420   assert(ISD && "Invalid opcode");
421
422   std::pair<unsigned, MVT> LTSrc = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
423   std::pair<unsigned, MVT> LTDest = TLI->getTypeLegalizationCost(Dst);
424
425   static const TypeConversionCostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
426   SSE2ConvTbl[] = {
427     // These are somewhat magic numbers justified by looking at the output of
428     // Intel's IACA, running some kernels and making sure when we take
429     // legalization into account the throughput will be overestimated.
430     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v2i64, 2*10 },
431     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v4i32, 4*10 },
432     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v8i16, 8*10 },
433     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v16i8, 16*10 },
434     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v2i64, 2*10 },
435     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v4i32, 4*10 },
436     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v8i16, 8*10 },
437     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v2f64, MVT::v16i8, 16*10 },
438     // There are faster sequences for float conversions.
439     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v2i64, 15 },
440     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v4i32, 15 },
441     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v8i16, 15 },
442     { ISD::UINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v16i8, 8 },
443     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v2i64, 15 },
444     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v4i32, 15 },
445     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v8i16, 15 },
446     { ISD::SINT_TO_FP, MVT::v4f32, MVT::v16i8, 8 },
447   };
448
449   if (ST->hasSSE2() && !ST->hasAVX()) {
450     int Idx =
451         ConvertCostTableLookup(SSE2ConvTbl, ISD, LTDest.second, LTSrc.second);
452     if (Idx != -1)
453       return LTSrc.first * SSE2ConvTbl[Idx].Cost;
454   }
455
456   EVT SrcTy = TLI->getValueType(Src);
457   EVT DstTy = TLI->getValueType(Dst);
458
459   // The function getSimpleVT only handles simple value types.
460   if (!SrcTy.isSimple() || !DstTy.isSimple())
461     return TargetTransformInfo::getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src);
462
463   static const TypeConversionCostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
464   AVX2ConversionTbl[] = {
465     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8,  1 },
466     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8,  1 },
467     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,   3 },
468     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,   3 },
469     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,   3 },
470     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,   3 },
471     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16,  1 },
472     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16,  1 },
473     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,   3 },
474     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,   3 },
475     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,   3 },
476     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,   3 },
477     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16,  3 },
478     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16,  3 },
479     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32,  1 },
480     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32,  1 },
481
482     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i8,   MVT::v4i64,  2 },
483     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i16,  MVT::v4i64,  2 },
484     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i32,  MVT::v4i64,  2 },
485     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i8,   MVT::v8i32,  2 },
486     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i16,  MVT::v8i32,  2 },
487     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i32,  MVT::v8i64,  4 },
488   };
489
490   static const TypeConversionCostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
491   AVXConversionTbl[] = {
492     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8, 4 },
493     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8, 4 },
494     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,  7 },
495     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,  4 },
496     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,  7 },
497     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,  4 },
498     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16, 4 },
499     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16, 4 },
500     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,  6 },
501     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,  4 },
502     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,  6 },
503     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,  4 },
504     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16, 6 },
505     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16, 3 },
506     { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32, 4 },
507     { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32, 4 },
508
509     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i8,  MVT::v4i64,  4 },
510     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i16, MVT::v4i64,  4 },
511     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i32, MVT::v4i64,  4 },
512     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i8,  MVT::v8i32,  4 },
513     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i16, MVT::v8i32,  5 },
514     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v16i8, MVT::v16i16, 4 },
515     { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i32, MVT::v8i64,  9 },
516
517     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i1,  8 },
518     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i8,  8 },
519     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i16, 5 },
520     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i32, 1 },
521     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i1,  3 },
522     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i8,  3 },
523     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i16, 3 },
524     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i32, 1 },
525     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i1,  3 },
526     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i8,  3 },
527     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i16, 3 },
528     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i32, 1 },
529
530     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i1,  6 },
531     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i8,  5 },
532     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i16, 5 },
533     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i32, 9 },
534     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i1,  7 },
535     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i8,  2 },
536     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i16, 2 },
537     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f32, MVT::v4i32, 6 },
538     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i1,  7 },
539     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i8,  2 },
540     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i16, 2 },
541     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i32, 6 },
542     // The generic code to compute the scalar overhead is currently broken.
543     // Workaround this limitation by estimating the scalarization overhead
544     // here. We have roughly 10 instructions per scalar element.
545     // Multiply that by the vector width.
546     // FIXME: remove that when PR19268 is fixed.
547     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v2f64, MVT::v2i64, 2*10 },
548     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i64, 4*10 },
549
550     { ISD::FP_TO_SINT,  MVT::v8i8,  MVT::v8f32, 7 },
551     { ISD::FP_TO_SINT,  MVT::v4i8,  MVT::v4f32, 1 },
552     // This node is expanded into scalarized operations but BasicTTI is overly
553     // optimistic estimating its cost.  It computes 3 per element (one
554     // vector-extract, one scalar conversion and one vector-insert).  The
555     // problem is that the inserts form a read-modify-write chain so latency
556     // should be factored in too.  Inflating the cost per element by 1.
557     { ISD::FP_TO_UINT,  MVT::v8i32, MVT::v8f32, 8*4 },
558     { ISD::FP_TO_UINT,  MVT::v4i32, MVT::v4f64, 4*4 },
559   };
560
561   if (ST->hasAVX2()) {
562     int Idx = ConvertCostTableLookup(AVX2ConversionTbl, ISD,
563                                      DstTy.getSimpleVT(), SrcTy.getSimpleVT());
564     if (Idx != -1)
565       return AVX2ConversionTbl[Idx].Cost;
566   }
567
568   if (ST->hasAVX()) {
569     int Idx = ConvertCostTableLookup(AVXConversionTbl, ISD, DstTy.getSimpleVT(),
570                                      SrcTy.getSimpleVT());
571     if (Idx != -1)
572       return AVXConversionTbl[Idx].Cost;
573   }
574
575   return TargetTransformInfo::getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src);
576 }
577
578 unsigned X86TTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
579                                     Type *CondTy) const {
580   // Legalize the type.
581   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(ValTy);
582
583   MVT MTy = LT.second;
584
585   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
586   assert(ISD && "Invalid opcode");
587
588   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE42CostTbl[] = {
589     { ISD::SETCC,   MVT::v2f64,   1 },
590     { ISD::SETCC,   MVT::v4f32,   1 },
591     { ISD::SETCC,   MVT::v2i64,   1 },
592     { ISD::SETCC,   MVT::v4i32,   1 },
593     { ISD::SETCC,   MVT::v8i16,   1 },
594     { ISD::SETCC,   MVT::v16i8,   1 },
595   };
596
597   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTbl[] = {
598     { ISD::SETCC,   MVT::v4f64,   1 },
599     { ISD::SETCC,   MVT::v8f32,   1 },
600     // AVX1 does not support 8-wide integer compare.
601     { ISD::SETCC,   MVT::v4i64,   4 },
602     { ISD::SETCC,   MVT::v8i32,   4 },
603     { ISD::SETCC,   MVT::v16i16,  4 },
604     { ISD::SETCC,   MVT::v32i8,   4 },
605   };
606
607   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX2CostTbl[] = {
608     { ISD::SETCC,   MVT::v4i64,   1 },
609     { ISD::SETCC,   MVT::v8i32,   1 },
610     { ISD::SETCC,   MVT::v16i16,  1 },
611     { ISD::SETCC,   MVT::v32i8,   1 },
612   };
613
614   if (ST->hasAVX2()) {
615     int Idx = CostTableLookup(AVX2CostTbl, ISD, MTy);
616     if (Idx != -1)
617       return LT.first * AVX2CostTbl[Idx].Cost;
618   }
619
620   if (ST->hasAVX()) {
621     int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTbl, ISD, MTy);
622     if (Idx != -1)
623       return LT.first * AVX1CostTbl[Idx].Cost;
624   }
625
626   if (ST->hasSSE42()) {
627     int Idx = CostTableLookup(SSE42CostTbl, ISD, MTy);
628     if (Idx != -1)
629       return LT.first * SSE42CostTbl[Idx].Cost;
630   }
631
632   return TargetTransformInfo::getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy, CondTy);
633 }
634
635 unsigned X86TTI::getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
636                                     unsigned Index) const {
637   assert(Val->isVectorTy() && "This must be a vector type");
638
639   if (Index != -1U) {
640     // Legalize the type.
641     std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Val);
642
643     // This type is legalized to a scalar type.
644     if (!LT.second.isVector())
645       return 0;
646
647     // The type may be split. Normalize the index to the new type.
648     unsigned Width = LT.second.getVectorNumElements();
649     Index = Index % Width;
650
651     // Floating point scalars are already located in index #0.
652     if (Val->getScalarType()->isFloatingPointTy() && Index == 0)
653       return 0;
654   }
655
656   return TargetTransformInfo::getVectorInstrCost(Opcode, Val, Index);
657 }
658
659 unsigned X86TTI::getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert,
660                                             bool Extract) const {
661   assert (Ty->isVectorTy() && "Can only scalarize vectors");
662   unsigned Cost = 0;
663
664   for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
665     if (Insert)
666       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
667     if (Extract)
668       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
669   }
670
671   return Cost;
672 }
673
674 unsigned X86TTI::getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
675                                  unsigned AddressSpace) const {
676   // Handle non-power-of-two vectors such as <3 x float>
677   if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Src)) {
678     unsigned NumElem = VTy->getVectorNumElements();
679
680     // Handle a few common cases:
681     // <3 x float>
682     if (NumElem == 3 && VTy->getScalarSizeInBits() == 32)
683       // Cost = 64 bit store + extract + 32 bit store.
684       return 3;
685
686     // <3 x double>
687     if (NumElem == 3 && VTy->getScalarSizeInBits() == 64)
688       // Cost = 128 bit store + unpack + 64 bit store.
689       return 3;
690
691     // Assume that all other non-power-of-two numbers are scalarized.
692     if (!isPowerOf2_32(NumElem)) {
693       unsigned Cost = TargetTransformInfo::getMemoryOpCost(Opcode,
694                                                            VTy->getScalarType(),
695                                                            Alignment,
696                                                            AddressSpace);
697       unsigned SplitCost = getScalarizationOverhead(Src,
698                                                     Opcode == Instruction::Load,
699                                                     Opcode==Instruction::Store);
700       return NumElem * Cost + SplitCost;
701     }
702   }
703
704   // Legalize the type.
705   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
706   assert((Opcode == Instruction::Load || Opcode == Instruction::Store) &&
707          "Invalid Opcode");
708
709   // Each load/store unit costs 1.
710   unsigned Cost = LT.first * 1;
711
712   // On Sandybridge 256bit load/stores are double pumped
713   // (but not on Haswell).
714   if (LT.second.getSizeInBits() > 128 && !ST->hasAVX2())
715     Cost*=2;
716
717   return Cost;
718 }
719
720 unsigned X86TTI::getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) const {
721   // Address computations in vectorized code with non-consecutive addresses will
722   // likely result in more instructions compared to scalar code where the
723   // computation can more often be merged into the index mode. The resulting
724   // extra micro-ops can significantly decrease throughput.
725   unsigned NumVectorInstToHideOverhead = 10;
726
727   if (Ty->isVectorTy() && IsComplex)
728     return NumVectorInstToHideOverhead;
729
730   return TargetTransformInfo::getAddressComputationCost(Ty, IsComplex);
731 }
732
733 unsigned X86TTI::getReductionCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
734                                   bool IsPairwise) const {
735   
736   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(ValTy);
737   
738   MVT MTy = LT.second;
739   
740   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
741   assert(ISD && "Invalid opcode");
742  
743   // We use the Intel Architecture Code Analyzer(IACA) to measure the throughput 
744   // and make it as the cost. 
745  
746   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE42CostTblPairWise[] = {
747     { ISD::FADD,  MVT::v2f64,   2 },
748     { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   4 },
749     { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   2 },      // The data reported by the IACA tool is "1.6".
750     { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "3.5".
751     { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   5 },
752   };
753  
754   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTblPairWise[] = {
755     { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   4 },
756     { ISD::FADD,  MVT::v4f64,   5 },
757     { ISD::FADD,  MVT::v8f32,   7 },
758     { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   1 },      // The data reported by the IACA tool is "1.5".
759     { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "3.5".
760     { ISD::ADD,   MVT::v4i64,   5 },      // The data reported by the IACA tool is "4.8".
761     { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   5 },
762     { ISD::ADD,   MVT::v8i32,   5 },
763   };
764
765   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE42CostTblNoPairWise[] = {
766     { ISD::FADD,  MVT::v2f64,   2 },
767     { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   4 },
768     { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   2 },      // The data reported by the IACA tool is "1.6".
769     { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "3.3".
770     { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   4 },      // The data reported by the IACA tool is "4.3".
771   };
772   
773   static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTblNoPairWise[] = {
774     { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   3 },
775     { ISD::FADD,  MVT::v4f64,   3 },
776     { ISD::FADD,  MVT::v8f32,   4 },
777     { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   1 },      // The data reported by the IACA tool is "1.5".
778     { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "2.8".
779     { ISD::ADD,   MVT::v4i64,   3 },
780     { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   4 },
781     { ISD::ADD,   MVT::v8i32,   5 },
782   };
783   
784   if (IsPairwise) {
785     if (ST->hasAVX()) {
786       int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTblPairWise, ISD, MTy);
787       if (Idx != -1)
788         return LT.first * AVX1CostTblPairWise[Idx].Cost;
789     }
790   
791     if (ST->hasSSE42()) {
792       int Idx = CostTableLookup(SSE42CostTblPairWise, ISD, MTy);
793       if (Idx != -1)
794         return LT.first * SSE42CostTblPairWise[Idx].Cost;
795     }
796   } else {
797     if (ST->hasAVX()) {
798       int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTblNoPairWise, ISD, MTy);
799       if (Idx != -1)
800         return LT.first * AVX1CostTblNoPairWise[Idx].Cost;
801     }
802     
803     if (ST->hasSSE42()) {
804       int Idx = CostTableLookup(SSE42CostTblNoPairWise, ISD, MTy);
805       if (Idx != -1)
806         return LT.first * SSE42CostTblNoPairWise[Idx].Cost;
807     }
808   }
809
810   return TargetTransformInfo::getReductionCost(Opcode, ValTy, IsPairwise);
811 }
812
813 /// \brief Calculate the cost of materializing a 64-bit value. This helper
814 /// method might only calculate a fraction of a larger immediate. Therefore it
815 /// is valid to return a cost of ZERO.
816 unsigned X86TTI::getIntImmCost(int64_t Val) const {
817   if (Val == 0)
818     return TCC_Free;
819
820   if (isInt<32>(Val))
821     return TCC_Basic;
822
823   return 2 * TCC_Basic;
824 }
825
826 unsigned X86TTI::getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const {
827   assert(Ty->isIntegerTy());
828
829   unsigned BitSize = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
830   if (BitSize == 0)
831     return ~0U;
832
833   // Never hoist constants larger than 128bit, because this might lead to
834   // incorrect code generation or assertions in codegen.
835   // Fixme: Create a cost model for types larger than i128 once the codegen
836   // issues have been fixed.
837   if (BitSize > 128)
838     return TCC_Free;
839
840   if (Imm == 0)
841     return TCC_Free;
842
843   // Sign-extend all constants to a multiple of 64-bit.
844   APInt ImmVal = Imm;
845   if (BitSize & 0x3f)
846     ImmVal = Imm.sext((BitSize + 63) & ~0x3fU);
847
848   // Split the constant into 64-bit chunks and calculate the cost for each
849   // chunk.
850   unsigned Cost = 0;
851   for (unsigned ShiftVal = 0; ShiftVal < BitSize; ShiftVal += 64) {
852     APInt Tmp = ImmVal.ashr(ShiftVal).sextOrTrunc(64);
853     int64_t Val = Tmp.getSExtValue();
854     Cost += getIntImmCost(Val);
855   }
856   // We need at least one instruction to materialze the constant.
857   return std::max(1U, Cost);
858 }
859
860 unsigned X86TTI::getIntImmCost(unsigned Opcode, unsigned Idx, const APInt &Imm,
861                                Type *Ty) const {
862   assert(Ty->isIntegerTy());
863
864   unsigned BitSize = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
865   // There is no cost model for constants with a bit size of 0. Return TCC_Free
866   // here, so that constant hoisting will ignore this constant.
867   if (BitSize == 0)
868     return TCC_Free;
869
870   unsigned ImmIdx = ~0U;
871   switch (Opcode) {
872   default: return TCC_Free;
873   case Instruction::GetElementPtr:
874     // Always hoist the base address of a GetElementPtr. This prevents the
875     // creation of new constants for every base constant that gets constant
876     // folded with the offset.
877     if (Idx == 0)
878       return 2 * TCC_Basic;
879     return TCC_Free;
880   case Instruction::Store:
881     ImmIdx = 0;
882     break;
883   case Instruction::Add:
884   case Instruction::Sub:
885   case Instruction::Mul:
886   case Instruction::UDiv:
887   case Instruction::SDiv:
888   case Instruction::URem:
889   case Instruction::SRem:
890   case Instruction::And:
891   case Instruction::Or:
892   case Instruction::Xor:
893   case Instruction::ICmp:
894     ImmIdx = 1;
895     break;
896   // Always return TCC_Free for the shift value of a shift instruction.
897   case Instruction::Shl:
898   case Instruction::LShr:
899   case Instruction::AShr:
900     if (Idx == 1)
901       return TCC_Free;
902     break;
903   case Instruction::Trunc:
904   case Instruction::ZExt:
905   case Instruction::SExt:
906   case Instruction::IntToPtr:
907   case Instruction::PtrToInt:
908   case Instruction::BitCast:
909   case Instruction::PHI:
910   case Instruction::Call:
911   case Instruction::Select:
912   case Instruction::Ret:
913   case Instruction::Load:
914     break;
915   }
916
917   if (Idx == ImmIdx) {
918     unsigned NumConstants = (BitSize + 63) / 64;
919     unsigned Cost = X86TTI::getIntImmCost(Imm, Ty);
920     return (Cost <= NumConstants * TCC_Basic) ? TCC_Free : Cost;
921   }
922
923   return X86TTI::getIntImmCost(Imm, Ty);
924 }
925
926 unsigned X86TTI::getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx,
927                                const APInt &Imm, Type *Ty) const {
928   assert(Ty->isIntegerTy());
929
930   unsigned BitSize = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
931   // There is no cost model for constants with a bit size of 0. Return TCC_Free
932   // here, so that constant hoisting will ignore this constant.
933   if (BitSize == 0)
934     return TCC_Free;
935
936   switch (IID) {
937   default: return TCC_Free;
938   case Intrinsic::sadd_with_overflow:
939   case Intrinsic::uadd_with_overflow:
940   case Intrinsic::ssub_with_overflow:
941   case Intrinsic::usub_with_overflow:
942   case Intrinsic::smul_with_overflow:
943   case Intrinsic::umul_with_overflow:
944     if ((Idx == 1) && Imm.getBitWidth() <= 64 && isInt<32>(Imm.getSExtValue()))
945       return TCC_Free;
946     break;
947   case Intrinsic::experimental_stackmap:
948     if ((Idx < 2) || (Imm.getBitWidth() <= 64 && isInt<64>(Imm.getSExtValue())))
949       return TCC_Free;
950     break;
951   case Intrinsic::experimental_patchpoint_void:
952   case Intrinsic::experimental_patchpoint_i64:
953     if ((Idx < 4) || (Imm.getBitWidth() <= 64 && isInt<64>(Imm.getSExtValue())))
954       return TCC_Free;
955     break;
956   }
957   return X86TTI::getIntImmCost(Imm, Ty);
958 }